KR20180014567A - The head mounted display apparatus and method for possible implementation of augmented reality or mixed reality - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a head mounted display device for realizing augmented reality or mixed reality and a method thereof. According to an embodiment, the head mounted display device comprises: an image receiving unit configured to receive an image of actual reality; a reflection mirror unit configured to reflect an image transmitted through the image receiving unit; and a display unit configured to totally reflect the image reflected from the mirror unit and output a virtual reality image.

Description

증강현실 또는 혼합현실의 구현이 가능한 머리 장착형 디스플레이 장치 및 방법{THE HEAD MOUNTED DISPLAY APPARATUS AND METHOD FOR POSSIBLE IMPLEMENTATION OF AUGMENTED REALITY OR MIXED REALITY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a head mounted display apparatus and method capable of realizing an augmented reality or a mixed reality,

본 발명은 증강현실 또는 혼합현실의 구현이 가능한 머리 장착형 디스플레이 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head mounted display device capable of realizing augmented reality or mixed reality.

최근, 머리에 안경처럼 쓸 수 있는 장치로, 눈앞 지근 거리에 초점이 형성된 가상 스크린을 통하여 대형 화면을 보는 듯한 효과를 내는 머리 장착형 디스플레이(Head Mounted Display: HMD)장치가 보급화됨에 따라, 이를 이용하여 종래의 가상현실(Virtual Reality: VR)에 관련된 기술뿐만 아니라 현실에 적용되는 증강현실(Augmented Reality: AR) 또는 혼합현실(Mixed Reality: MR)에 관련된 기술이 소개되고 있다.In recent years, as a head mounted display (HMD) device which can display a large screen through a virtual screen having a focus on the near side in front of the eyes with a device that can be used as a head, Technology related to augmented reality (AR) or mixed reality (MR) applied to reality as well as technologies related to conventional virtual reality (VR) have been introduced.

증강현실은 가상 환경 및 가상 현실을 말하며, 혼합현실로도 표현이 되는데 실제 환경에 가상 이미지 영상을 삽입하여 현실의 실제 이미지에 가상의 이미지 영상을 혼합한 것을 의미한다.The augmented reality refers to a virtual environment and a virtual reality, which is also expressed as a mixed reality, which means that a virtual image is mixed with a real image of reality by inserting a virtual image into a real environment.

종래에는 증강현실 구현에 관한 기술로서, HMD에 도파관(WaveGuide)을 이용하여 HMD에서 출력되는 광을 통해 사용자가 증강현실을 경험해 볼 수 있었다.Conventionally, as a technique for implementing an augmented reality, a user can experience augmented reality through light output from an HMD using a waveguide in an HMD.

그러나, 이는 고비용, 빛의 산란현상, 내구성, 나노 격자 제조의 어려움, 무게, 심한 색수차 및 FOV(Field Of View)제한 문제가 있다.However, this is a problem of high cost, light scattering, durability, difficulty in manufacturing a nano grid, weight, severe chromatic aberration, and limitation of field of view (FOV).

대한민국 공개특허 제1999-0048194호(1999.07.05), "씨-스루 기능의 HMD"Korean Patent Publication No. 1999-0048194 (July 30, 1999), "HMD of cue-through function" 대한민국 공개특허 제2008-0044040호(2008.05.20), "헤드 마운트 디스플레이용 광학계"Korean Patent Publication No. 2008-0044040 (May 20, 2008), "Optical system for head mount display" PCT 공개특허 WO 2014/077513(2014.05.22), "수렴형 필터부를 구비한 HMD"PCT Published Patent WO 2014/077513 (Apr. 22, 201), "HMD with Convergent Filter Part" 대한민국 공개특허 제2013-008977(2009.05.13), "투명 디스플레이를 이용한 증강 현실 구현 방법, 장치 및 시스템"Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-008977 (2009.05.13), "Implementation Method, Apparatus and System for Augmented Reality Using Transparent Display"

본 발명은 외부로부터의 실제 현실의 영상(Image)를 수신하고, 수신한 영상을 반사하며, 반사한 영상을 전반사하고, 전반사 된 영상과 투명 디스플레이를 통해 출력되는 가상 현실 영상을 오버랩(Overlap)하여 FOV제한 문제를 해결한 혼합 영상을 사용자의 눈으로 출력하는 증강현실 또는 혼합현실의 구현이 가능한 머리 장착형 디스플레이 장치 및 방법을 제공하고자 한다. The present invention receives an actual image from the outside, reflects the received image, totally reflects the reflected image, and overlaps the virtual reality image output through the transparent display with the totally reflected image And a head-mounted display device and method capable of realizing an augmented reality or mixed reality in which a mixed image obtained by solving the FOV limitation problem is output to a user's eyes.

또한, 본 발명은 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사 시키고, 입사된 영상은 보정용 렌즈를 통과하여 왜곡 또는 보정이 되며, 왜곡 또는 보정된 실제 현실의 영상을 전반사 거울을 통해 전반사하고, 전반사 된 영상을 전반사 거울의 앞면에 위치한 투명 디스플레이를 투과시키며, 투명 디스플레이에서 출력되는 가상 현실 영상과 투명 디스플레이를 투과한 실제 현실의 영상을 혼합하여 무게, 색수차 문제, 빛의 산란 문제 및 FOV제한 문제를 해결한 혼합 영상을 사용자의 눈으로 출력하는 증강현실 또는 혼합현실의 구현이 가능한 머리 장착형 디스플레이 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The present invention also provides a method of correcting a distorted or corrected image of an actual reality through a total reflection mirror, It mixes the virtual reality image output from the transparent display with the actual reality image transmitted through the transparent display, which transmits the transparent display located on the front face of the total reflection mirror, and solves the problems of weight, chromatic aberration, scattering of light and limitation of FOV And a head-mounted display device and method capable of realizing an augmented reality or a mixed reality in which an image is output to the user's eyes.

본 발명의 실시 예에 따른 증강현실 또는 혼합현실의 구현이 가능한 머리 장착형 디스플레이 장치는 외부로부터 실제 현실의 영상을 수신하는 영상 수신부; 상기 제1 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 반사 거울부; 및 상기 반사 거울부로부터 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 디스플레이부를 포함한다.A head mounted display device capable of realizing an augmented reality or a mixed reality according to an embodiment of the present invention includes an image receiving unit for receiving an actual real image from the outside; A reflection mirror for reflecting the image passed through the first image receiver; And a display unit for totally reflecting an image reflected from the reflection mirror unit and outputting a virtual reality image.

상기 영상 수신부는 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사 시키는 영상 수집부; 및 상기 실제 현실의 영상을 왜곡 또는 보정하는 제1 보정용 렌즈를 포함할 수 있다.Wherein the image receiving unit comprises: an image collecting unit for intercepting or inputting a real image; And a first correction lens for distorting or correcting the image of the actual reality.

상기 디스플레이부는 상기 반사 거울부로부터 반사된 영상을 전반사하는 전반사부; 및 상기 전반사부의 앞면에 위치하여, 전반사되는 실제 현실의 영상을 투과시키고, 실제 현실의 상과 디스플레이에서 출력하는 가상 현실 영상을 오버랩 시킨 혼합 영상을 사용자의 눈으로 출력하는 투명 디스플레이를 포함할 수 있다.Wherein the display unit includes a combiner for totally reflecting an image reflected from the reflecting mirror unit; And a transparent display which is positioned on the front surface of the total reflection part and transmits a real image of total reflection and outputs a mixed image in which a virtual reality image overlapped with an actual reality image and a virtual reality image output from a display have.

상기 디스플레이부는 상기 전반사된 영상 및 가상 현실 영상을 보정하는 제2 보정용 렌즈를 포함할 수 있다.The display unit may include a second correction lens for correcting the totalized image and the virtual reality image.

일실시 예에 따른 증강현실 또는 혼합현실의 구현이 가능한 머리 장착형 디스플레이 장치는, 외부로부터 실제의 외부로부터 실제 현실의 영상(Image)을 수신하는 영상 수신부; 상기 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 반사 거울부; 상기 반사 거울부 전면에 위치하고, 가상 현실 영상을 출력하는 디스플레이부; 및 상기 반사 거울부에서 반사된 영상과 디스플레이부에서 출력되는 영상을 전반사하는 전반사부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a head mounted display device capable of realizing an augmented reality or a mixed reality includes: an image receiving unit for receiving an actual image from the outside; A reflection mirror for reflecting an image passed through the image receiver; A display unit located on the front surface of the reflective mirror unit and outputting a virtual reality image; And a total reflection part for totally reflecting the image reflected by the reflection mirror part and the image outputted from the display part.

상기 영상 수신부는 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사 시키는 영상 수집부; 및 상기 실제 현실의 영상을 왜곡 또는 보정하는 제1 보정용 렌즈를 포함할 수 있다.Wherein the image receiving unit comprises: an image collecting unit for intercepting or inputting a real image; And a first correction lens for distorting or correcting the image of the actual reality.

상기 전반사부는 상기 전반사된 영상 및 가상 현실 영상을 보정하는 제2 보정용 렌즈를 포함할 수 있다.The total reflection unit may include a second correction lens for correcting the totally-reflected image and the virtual reality image.

일실시 예에 따른 증강현실 또는 혼합현실의 구현이 가능한 머리 장착형 디스플레이 장치는, 좌안용 실제 현실 영상을 수신하는 좌안용 영상 수신부; 우안용 실제 현실 영상을 수신하는 우안용 영상 수신부; 좌안용 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 제1 반사 거울부; 우안용 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 제2 반사 거울부; 상기 제1 반사 거울부에서 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 제1 디스플레이부; 및 상기 제2 반사 거울부에서 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 제2 디스플레이부를 포함한다.A head-mounted display device capable of realizing an augmented reality or a mixed reality according to an exemplary embodiment includes a left eye image receiving unit for receiving an actual real image for a left eye; A right eye image receiving unit for receiving an actual reality image for right eye; A first reflection mirror unit which reflects an image passed through the left eye image reception unit; A second reflection mirror unit for reflecting the image passed through the right eye image reception unit; A first display unit for totally reflecting the image reflected by the first reflecting mirror unit and outputting a virtual reality image; And a second display unit for totally reflecting the image reflected by the second reflecting mirror unit and outputting a virtual reality image.

외부로부터 실제 현실의 영상(Image)을 수신하는 단계; 상기 제1 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 단계; 및 상기 반사 거울부로부터 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 단계를 포함한다.Receiving a real image (Image) from outside; Reflecting the image passed through the first image receiving unit; And a step of totally reflecting an image reflected from the reflection mirror unit and outputting a virtual reality image.

본 발명의 실시 예들에 따르면, 머리 장착형 디스플레이 장치는 종래의 도파관을 이용한 기술에 비해, 오목렌즈와 볼록렌즈 및 투명 디스플레이를 이용함으로써 머리 장착형 디스플레이 장치의 무게를 줄여 사용자의 피로감과 불편함을 줄일 수 있다. According to the embodiments of the present invention, the head mounted display device reduces the weight of the head mounted display device by using the concave lens, the convex lens and the transparent display, compared with the technology using the conventional waveguide, thereby reducing the fatigue and inconvenience of the user have.

또한, 전반사 거울을 사용함으로써 빛의 산란 문제를 줄일 수 있다.Also, by using a total reflection mirror, the light scattering problem can be reduced.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 반사 거울부 전면에 위치한 디스플레이를 설명하기 위한 머리 장착형 디스플레이 장치의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 후면 반사 거울을 포함하는 디스플레이부를 설명하기 위한 머리 장착형 디스플레이 장치의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 전반사부를 설명하기 위한 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 디스플레이 장치의 전반사부 전면에 위치하는 디스플레이 픽셀 패턴을 설명하기 위한 단면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 양안형 스테레오 버전을 도시하기 위한 입체도를 도시한다.
도 8는 본 발명의 실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 증강현실 또는 가상현실 구현 절차를 도시한다.
1 shows a block diagram of a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.
2 shows a cross-sectional view of a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a head mounted display device for explaining a display placed on a front surface of a reflective mirror portion of a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a head mounted display device for explaining a display portion including a rear reflection mirror of a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a front half of a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a display pixel pattern located on a front surface of a display unit of a head-mounted display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 7 shows a perspective view for illustrating a binocular stereo version of a head mounted display device in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows a procedure of implementing an augmented reality or a virtual reality in a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.As used herein, the terms "embodiment," "example," "side," "example," and the like should be construed as advantageous or advantageous over any other aspect or design It does not.

또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다. Also, the term 'or' implies an inclusive or 'inclusive' rather than an exclusive or 'exclusive'. That is, unless expressly stated otherwise or clear from the context, the expression 'x uses a or b' means any of the natural inclusive permutations.

또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, the phrase "a" or "an ", as used in the specification and claims, unless the context clearly dictates otherwise, or to the singular form, .

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terminology used herein is a term used for appropriately expressing an embodiment of the present invention, which may vary depending on the user, the intent of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 블록도를 도시한다.1 shows a block diagram of a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 머리 장착형 디스플레이 장치(100)는 영상 수신부(110), 반사 거울부(120) 및 디스플레이부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a head mounted display device 100 includes an image receiving unit 110, a reflective mirror unit 120, and a display unit 130.

영상 수신부(110)는 외부로부터 실제 현실의 영상을 수신한다.The image receiving unit 110 receives an actual real image from the outside.

영상 수신부(110)는 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사 시키는 영상 수집부를 포함할 수 있다. The image receiving unit 110 may include an image collecting unit for intercepting or entering an image of actual reality.

영상 수집부는 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사 시키기 위한 장치로서 카메라 또는 다른 전자 장치를 사용할 수 있다.The image collecting unit can use a camera or other electronic device as an apparatus for blocking or entering an image of actual reality.

영상 수신부(110)는 수신한 실제 현실의 영상을 왜곡 또는 보정하는 제1 보정용 렌즈를 포함할 수 있다.The image receiving unit 110 may include a first correcting lens for distorting or correcting the received real image.

제1 보정용 렌즈는 오목 렌즈 또는 볼록렌즈를 사용할 수 있다. 예를 들어, 수신한 실제 현실의 영상을 오목 렌즈를 사용하여 축소시킬 수 있고, 수신한 실제 현실의 영상을 볼록 렌즈를 사용하여 확대시킬 수 있다.The first correcting lens may be a concave lens or a convex lens. For example, it is possible to reduce the received actual reality image using a concave lens, and enlarge the received real image using a convex lens.

반사 거울부(120)는 영상 수신부(110)에서 수신되는 영상을 반사하는 반사 거울을 포함한다. 반사 거울은 수신되는 영상의 경로를 변경시킬 수 있도록 특정 각도를 기반으로 설치될 수 있다.The reflection mirror unit 120 includes a reflection mirror that reflects an image received by the image reception unit 110. [ The reflective mirror can be installed based on a specific angle to change the path of the received image.

특정 각도를 기반으로 설치된 반사 거울은 영상의 전달 경로를 일직선으로 구성하지 않고 경로를 변경시킴으로써, 머리 장착형 디스플레이 장치가 가로로 길어져 무게 중심이 앞쪽으로 집중되거나 돌출된 형태를 나타내지 않게 하여, 사용자가 머리 장착형 디스플레이 장치를 착용할 때, 착용감에 따른 불편함을 줄여줄 수 있다.The reflective mirror installed on the basis of a certain angle does not constitute a straight line of the transmission path of the image but changes the path so that the head mounted display device is laterally elongated so that the center of gravity does not concentrate or protrude forward, When the wearable display device is worn, the inconvenience due to the wearing feeling can be reduced.

반사 거울부(120)는 영상 수신부(110)에서 수신되는 영상을 반사 거울을 이용하여 디스플레이부(130)로 반사시킬 수 있다.The reflection mirror unit 120 may reflect the image received by the image receiving unit 110 to the display unit 130 using a reflection mirror.

디스플레이부(130)는 반사 거울부(120)로부터 반사된 영상을 전반사하는 전반사부 및 투명 디스플레이를 포함할 수 있다. The display unit 130 may include a reflector for totally reflecting an image reflected from the reflective mirror unit 120 and a transparent display.

전반사부는 반사 거울부(120)로부터 반사된 영상을 전반사하는 전반사 거울을 포함할 수 있다. The total reflection part may include a total reflection mirror that totally reflects the image reflected from the reflection mirror part 120.

투명 디스플레이는 전반사부 앞면에 위치하여 전반사되는 왜곡 또는 보정된 실제 현실의 영상을 투과시키고, 전반사되는 왜곡 또는 보정된 실제 현실의 영상과 가상 현실 영상을 오버랩 시킨 혼합 영상을 사용자의 눈으로 출력할 수 있다.The transparent display is positioned on the front surface of the total reflection part to transmit a distorted or totally corrected image of actual reality and output a mixed image in which the distorted or totally corrected actual reality image and the virtual reality image are overlapped with the user's eyes have.

투명 디스플레이는 곡면 형태로 제작이 가능하여 넓은 시야각(FOV: Field of view )를 확보할 수 있다.The transparent display can be formed in the shape of a curved surface, thereby ensuring a wide field of view (FOV).

디스플레이부(130)는 전반사 된 영상 및 가상 현실 영상을 보정하는 제2 보정용 렌즈를 포함할 수 있다.The display unit 130 may include a second correction lens for correcting the totalized image and the virtual reality image.

제2 보정용 렌즈는 볼록 렌즈 또는 오목렌즈를 사용할 수 있다. 예를 들어, 영상 수신부(110)에서 오목 렌즈를 투과하여 축소되어 디스플레이부(130)로 반사된 영상은 전반사 거울을 통해 전반사 된다. 전반사 된 영상 및 가상 현실 영상이 오버랩 된 혼합 영상은 볼록 렌즈를 투과하여 확대될 수 있다. 또한, 영상 수신부(110)에서 볼록 렌즈를 투과하여 확대되어 디스플레이부(130)로 반사된 영상은 전반사 거울을 통해 전반사 된다. 전반사 된 영상 및 가상 현실 영상이 오버랩 된 혼합 영상은 오목 렌즈를 투과하여 축소될 수 있다.The second correcting lens may be a convex lens or a concave lens. For example, the image transmitted through the concave lens in the image receiving unit 110 and reduced and reflected by the display unit 130 is totally reflected by the total reflection mirror. The mixed image in which the totally-captured image and the virtual reality image are overlapped can be enlarged through the convex lens. In addition, the image transmitted through the convex lens in the image receiving unit 110 and enlarged and reflected by the display unit 130 is totally reflected by the total reflection mirror. The mixed image in which the totally captured image and the virtual reality image overlap can be reduced by transmitting through the concave lens.

제1 보정용 렌즈와 제2 보정용 렌즈는 색 분산이 서로 다른 재질의 오목렌즈 또는 볼록렌즈를 사용함으로써 색수차를 최소화 할 수 있다.The chromatic aberration can be minimized by using a concave lens or a convex lens made of materials having different chromatic dispersion from each other for the first correcting lens and the second correcting lens.

제1 보정용 렌즈와 제2 보정용 렌즈는 각각의 양쪽면에 무반사 코팅막이 형성되어 있을 경우, 렌즈 표면에서 부분 반사가 일어나는 것을 최소화 시키고 투과율을 높일 수 있다.When the first and second lenses are formed on both sides of the lens, the occurrence of partial reflection at the lens surface can be minimized and the transmittance can be increased.

투명 디스플레이는 투명 소자로 구성되며, 투명 유리에 비친 배경을 볼 수 있는 것과 같이 사용자의 눈으로 투명 디스플레이의 뒷면에 위치한 배경을 그대로 출력할 수 있다. 투명 디스플레이는 투시형과 직시형으로 구분할 수 있고, 투시형으로 HUD(Head Up Display)와 HMD(Head Mounted Display, helmet Mounted display) 및 HWD(Head worn Display)를 포함하고, 직시형으로 투명 LCD(Liquid Crystal Display), 투명 OLED(Organic Light Diode)를 포함할 수 있다. The transparent display is composed of transparent elements, and it is possible to output the background located on the back side of the transparent display with the user's eyes as if the background reflected on the transparent glass can be seen. The transparent display can be divided into a perspective type and a direct view type. The transparent display includes a head up display (HUD), a head mounted display (HMD), and a head worn display (HWD) Liquid Crystal Display), and a transparent OLED (Organic Light Diode).

실시 예에 따라, 본 발명은 투시형 또는 직시형의 투명 디스플레이를 통해 가상 현실 영상을 출력할 수 있다. 반사 거울부(120)에서 수신하는 왜곡 또는 보정된 실제 현실의 영상은 투명 디스플레이 뒷면에 위치한 전반사 거울에서 전반사 되어 투명 디스플레이를 투과하면서 투명 디스플레이에서 출력하는 가상 현실 영상과 오버랩 될 수 있다.According to an embodiment, the present invention can output a virtual reality image through a transparent display of a perspective type or a direct view type. The distorted or corrected actual reality image received by the reflective mirror unit 120 may be totally reflected by a total reflection mirror positioned on the rear surface of the transparent display and overlapped with the virtual reality image output from the transparent display while transmitting the transparent display.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 단면도를 도시한다.2 shows a cross-sectional view of a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 머리 장착형 디스플레이 장치(100)는 영상 수신부(110), 반사 거울부(120) 및 디스플레이부(130)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the head mounted display device 100 includes an image receiving unit 110, a reflective mirror unit 120, and a display unit 130.

영상 수신부(110)는 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사시키는 영상 수집부(111)와 실제 현실의 영상을 왜곡 또는 보정하는 제1 보정용 렌즈(112)를 포함한다.The image receiving unit 110 includes an image collecting unit 111 for intercepting or entering an image of a real image, and a first correcting lens 112 for distorting or correcting a real image.

영상 수집부(111)는 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사 시키는 개폐 장치 또는 전자 장치일 수 있다.The image collection unit 111 may be an opening / closing device or an electronic device for blocking or entering an image of actual reality.

또한, 영상 수집부(111)는 영상을 수집하기 위한 장치로서 카메라 또는 다른 전자 장치를 포함할 수 있다.In addition, the image collecting unit 111 may include a camera or other electronic device as an apparatus for collecting images.

제1 보정용 렌즈(112)는 오목렌즈 또는 볼록렌즈를 사용할 수 있다. 예를 들어 수신한 실제 현실의 영상은 오목 렌즈를 사용하여 축소되거나 볼록 렌즈를 사용하여 확대될 수 있다.The first correcting lens 112 may be a concave lens or a convex lens. For example, a received real-life image may be enlarged using a concave lens or a convex lens.

디스플레이부(130)는 반사 거울부(120)로부터 반사된 영상을 전반사하는 전반사부(131)와 전반사부 앞면에 위치하여, 전반사거울에서 전반사되는 실제 현실의 영상을 투과시키고 가상 현실 영상을 출력하는 투명 디스플레이(132)를 포함한다.The display unit 130 includes a total reflection unit 131 that totally reflects the image reflected from the reflection mirror unit 120 and a virtual reality camera 120 which is located on the front surface of the total reflection unit and transmits the actual reality image totally reflected by the total reflection mirror, And a transparent display 132.

투명 디스플레이(132)는 투명소자로 구성되며, 뒷면의 전반사부(131)에서 반사되는 실제 현실의 영상을 그대로 투과시키고, 투명소자가 출력하는 가상 현실 영상을 사용자의 눈으로 출력할 수 있다. 따라서, 투과되는 실제 현실의 영상(예: 실선으로 나타낸 영상)과 투명소자가 출력하는 가상 현실 영상(예: 점선으로 나타낸 영상)은 오버랩되어 사용자의 눈으로 출력될 수 있다.The transparent display 132 is composed of a transparent element, and can transmit an image of a real reality reflected by the front side of the front side of the front display unit 131 as it is and output a virtual reality image output by the transparent element to the user's eyes. Therefore, the actually transmitted real image (for example, a solid line image) and the virtual reality image (for example, an image represented by a dotted line) output by the transparent element overlap and can be output to the user's eyes.

또한, 투명 디스플레이(132)는 플렉시블(Flexible)한 디스플레이를 사용하여 넓은 시야각(FOV)을 제공할 수 있다.In addition, the transparent display 132 can provide a wide viewing angle (FOV) using a flexible display.

디스플레이부(130)는 전반사 된 영상 및 가상현실영상을 오버랩 한 혼합 영상을 보정하는 제2 보정용 렌즈(133)를 포함할 수 있다.The display unit 130 may include a second correction lens 133 for correcting the mixed image in which the totalized image and the virtual reality image overlap.

제2 보정용 렌즈(133)는 볼록렌즈 또는 오목렌즈를 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 보정용 렌즈(112)를 통해 왜곡된 실제 현실의 영상이 볼록렌즈를 투과하여 확대 된 상태이면 제2 보정용 렌즈(133)는 오목렌즈를 사용하여 왜곡된 실제 현실의 영상을 축소시킬 수 있다. 제1 보정용 렌즈(112)를 통해 왜곡된 실제 현실의 영상이 오목렌즈를 투과하여 축소 된 상태이면 제2 보정용 렌즈(133)는 볼록렌즈를 사용하여 왜곡된 실제 현실의 영상을 확대시킬 수 있다.The second correcting lens 133 may be a convex lens or a concave lens. For example, if the image of the actual reality distorted through the first correction lens 112 is enlarged by being transmitted through the convex lens, the second correction lens 133 can reduce the distorted actual image using the concave lens . The second correcting lens 133 can enlarge the distorted actual image using the convex lens if the distorted actual image is reduced through the concave lens through the first correcting lens 112. [

제1 보정용 렌즈(112) 및 제2 보정용 렌즈(133)는 볼록렌즈 및 오목렌즈의 구성 또는 오목렌즈 및 볼록렌즈의 구성에 순차적으로 대응하는 구성을 포함할 수 있다.The first correcting lens 112 and the second correcting lens 133 may include a configuration corresponding to a configuration of a convex lens and a concave lens or a configuration corresponding to a configuration of a concave lens and a convex lens sequentially.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 반사 거울부 전면에 위치한 디스플레이를 설명하기 위한 머리 장착형 디스플레이 장치의 단면도를 도시한다.3 is a cross-sectional view of a head mounted display device for explaining a display placed on a front surface of a reflective mirror portion of a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예로써 머리 장착형 디스플레이 장치(100)는 영상 수신부(110), 반사 거울부(120), 디스플레이부(132) 및 전반사부(131)를 포함한다.3, the head-mounted display device 100 includes an image receiving unit 110, a reflective mirror unit 120, a display unit 132, and a total-reflection unit 131. [

영상 수신부(110)는 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사시키는 영상 수집부(111)와 실제 현실의 영상을 왜곡 또는 보정하는 제1 보정용 렌즈(112)를 포함한다.The image receiving unit 110 includes an image collecting unit 111 for intercepting or entering an image of a real image, and a first correcting lens 112 for distorting or correcting a real image.

또한, 영상 수집부(111)는 영상을 수집하기 위한 장치로서 카메라 또는 다른 전자 장치를 포함할 수 있다.In addition, the image collecting unit 111 may include a camera or other electronic device as an apparatus for collecting images.

제1 보정용 렌즈(112)는 오목렌즈 또는 볼록렌즈를 사용할 수 있다. 예를 들어 수신한 실제 현실의 영상은 제1 보정용 렌즈(112)로 오목 렌즈를 사용하여 축소되거나, 볼록 렌즈를 사용하여 확대될 수 있다.The first correcting lens 112 may be a concave lens or a convex lens. For example, the actually received real image may be reduced by using the concave lens as the first correcting lens 112, or may be enlarged by using the convex lens.

반사 거울부(120)는 영상 수신부(110)에서 수신되는 영상을 반사하는 거울을 포함한다. 반사 거울은 수신되는 영상의 경로를 변경시킬 수 있도록 특정 각도를 기반으로 설치될 수 있다.The reflection mirror unit 120 includes a mirror that reflects an image received by the image receiving unit 110. The reflective mirror can be installed based on a specific angle to change the path of the received image.

특정 각도를 기반으로 설치된 반사 거울은 영상의 전달 경로를 일직선으로 구성하지 않고 경로를 변경시킴으로써, 머리 장착형 디스플레이 장치가 가로로 길어져 무게 중심이 앞쪽으로 집중되거나 돌출된 형태를 나타내지 않게 하여, 사용자가 머리 장착형 디스플레이 장치를 착용할 때, 착용감에 따른 불편함을 줄여줄 수 있다.The reflective mirror installed on the basis of a certain angle does not constitute a straight line of the transmission path of the image but changes the path so that the head mounted display device is laterally elongated so that the center of gravity does not concentrate or protrude forward, When the wearable display device is worn, the inconvenience due to the wearing feeling can be reduced.

반사 거울부(120)는 영상 수신부(110)에서 수신되는 영상을 반사 거울을 이용하여 전반사부(131)로 반사시킬 수 있다. The reflection mirror unit 120 may reflect the image received by the image receiving unit 110 to the total reflection unit 131 using a reflection mirror.

디스플레이부(132)는 투명 디스플레이를 포함할 수 있다.Display portion 132 may include a transparent display.

상기 투명 디스플레이는 투명 소자로 구성되며, 투명 유리에 비친 배경을 볼 수 있는 것과 같이 사용자의 눈으로 투명 디스플레이의 뒷면에 위치한 배경을 그대로 출력할 수 있다. 투명 디스플레이는 투시형 또는 직시형으로 구분할 수 있고, 투시형으로 HUD(Head Up Display)와 HMD(Head Mounted Display, helmet Mounted display) 및 HWD(Head worn Display)를 포함하고, 직시형으로 투명 LCD(Liquid Crystal Display), 투명 OLED(Organic Light Diode)를 포함할 수 있다.The transparent display is composed of a transparent element, and a background reflected on the transparent glass can be seen, and the background located on the back side of the transparent display can be directly output to the user's eyes. The transparent display can be classified into a perspective type or a direct view type. The transparent display includes a head up display (HUD), a head mounted display (HMD), and a head worn display (HWD) Liquid Crystal Display), and a transparent OLED (Organic Light Diode).

일실시 예에 따라, 디스플레이부(132)는 반사 거울부(120)의 전면에 위치하며, 반사 거울부(120)에서 반사되는 실제 현실의 영상(예: 실선으로 나타낸 영상)을 투과시키고, 가상 현실의 영상(예: 점선으로 나타낸 영상)을 출력하는 투명 디스플레이를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the display unit 132 is disposed on the front surface of the reflective mirror unit 120 and transmits an image of actual reality (for example, a solid-line image) reflected by the reflective mirror unit 120, And a transparent display for outputting a real image (e.g., an image represented by a dotted line).

반사 거울부(120)에서 반사되는 실제 현실의 영상과 디스플레이부(132)의 투명 디스플레이에서 출력하는 가상 현실의 영상은 오버랩되어 전반사부(131)로 전달될 수 있다. The actual reality image reflected by the reflection mirror unit 120 and the virtual reality image output from the transparent display of the display unit 132 may overlap and be transmitted to the total reflection unit 131. [

전반사부(131)는 전반사 거울을 포함할 수 있다.The total reflection part 131 may include a total reflection mirror.

일실시 예에 따라, 전반사부(131)는 반사 거울부(120)에서 반사되는 실제 현실의 영상과 출력부(132)의 투명 디스플레이에서 출력하는 가상 현실의 영상이 오버랩 된 영상을 전반사하여 제2 보정용 렌즈(133)로 전달할 수 있다.According to one embodiment, the total reflection part 131 totally reflects an image in which an image of a real reality reflected by the reflective mirror part 120 and an image of a virtual reality output from a transparent display of the output part 132 are overlapped, And transmitted to the correction lens 133.

일실시 예에 따라, 제2 보정용 렌즈(133)는 볼록렌즈 또는 오목렌즈를 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 보정용 렌즈(112)를 통해 왜곡된 실제 현실의 영상이 볼록렌즈를 투과하여 확대 된 상태이면 제2 보정용 렌즈(133)는 오목렌즈를 사용하여 왜곡된 실제 현실의 영상을 축소시킬 수 있다. 제1 보정용 렌즈(112)를 통해 왜곡된 실제 현실의 영상이 오목렌즈를 투과하여 축소 된 상태이면 제2 보정용 렌즈(133)는 볼록렌즈를 사용하여 왜곡된 실제 현실의 영상을 확대시킬 수 있다.According to one embodiment, the second correcting lens 133 may be a convex lens or a concave lens. For example, if the image of the actual reality distorted through the first correction lens 112 is enlarged by being transmitted through the convex lens, the second correction lens 133 can reduce the distorted actual image using the concave lens . The second correcting lens 133 can enlarge the distorted actual image using the convex lens if the distorted actual image is reduced through the concave lens through the first correcting lens 112. [

또한, 제1 보정용 렌즈(112) 및 제2 보정용 렌즈(133)는 볼록렌즈 및 오목렌즈의 구성 또는 오목렌즈 및 오목렌즈 및 볼록렌즈의 구성에 순차적으로 대응하는 구성을 포함할 수 있다.The first correcting lens 112 and the second correcting lens 133 may include a configuration of a convex lens and a concave lens or a configuration corresponding to a configuration of a concave lens, a concave lens, and a convex lens sequentially.

실시 예에 따라, 제2 보정용 렌즈(133)를 투과하여 왜곡 또는 보정된 영상은 머리 장착형 디스플레이 장치를 착용한 사용자의 눈으로 전달될 수 있다. According to the embodiment, the distorted or corrected image transmitted through the second correction lens 133 can be transmitted to the eyes of the user wearing the head-mounted display device.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 후면 반사 거울을 포함하는 디스플레이부를 설명하기 위한 머리 장착형 디스플레이 장치의 단면도를 도시한다. 4 is a cross-sectional view of a head mounted display device for explaining a display portion including a rear reflection mirror of a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 머리 장착형 디스플레이 장치의 디스플레이부(130)는 투명 디스플레이(132), 반사부(450)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the display unit 130 of the head mounted display device includes a transparent display 132 and a reflection unit 450.

실시 예에 따라, 반사부(450)는 후면 반사 거울을 포함할 수 있고, 상기 후면 반사 거울은 유리층(440) 및 반사면(410)을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the reflective portion 450 may include a rear reflective mirror, which may include a glass layer 440 and a reflective surface 410.

실시 예에 따라, 디스플레이부(130)는 투명 디스플레이 픽셀 패턴(420)을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the display portion 130 may include a transparent display pixel pattern 420.

실시 예에 따라, P(430)는 투명 디스플레이(132)의 투명 디스플레이 픽셀 패턴(420)에서 직접 출력되는 영상(480)과 후면 반사 거울의 반사면(410)에서 반사되어 유리층(440)과 투명 디스플레이(132)를 투과하여 출력되는 영상(490) 간 거리 차이를 의미한다. According to an embodiment, P 430 reflects from the image 480 output directly from the transparent display pixel pattern 420 of the transparent display 132 and from the reflective surface 410 of the rear reflective mirror to form the glass layer 440 And the distance between the images 490 that are transmitted through the transparent display 132 and output.

반사부(450)의 거울로는 후면 반사 거울이 사용될 수 있다. 예를 들어, 반사 거울부(120)에서 반사된 실제 현실의 영상이 유리층(440)이 존재하는 후면 반사 거울의 반사면(410)에서 반사될 경우, 유리층(440)의 두께와 투명 디스플레이(132)의 두께로 인하여, 투명 디스플레이(132)에서 출력되어 직접 사용자의 눈으로 입력되는 영상(480)과 후면 반사 거울의 반사면(410)에서 반사되어 사용자의 눈으로 입력되는 영상(490)이 존재하게 되어 영상이 2개로 보이게 될 수 있다. P(430)의 거리가 멀어질수록 즉, 값이 커질수록 실제 현실의 영상은 투명 디스플레이(132)의 가장자리에서 2개의 상으로 보이게 될 수 있다.As the mirror of the reflection unit 450, a rear reflection mirror may be used. For example, if an image of the actual reality reflected by the reflective mirror portion 120 is reflected at the reflective surface 410 of the rear reflective mirror where the glass layer 440 is present, the thickness of the glass layer 440, The image 480 that is output from the transparent display 132 and directly input to the user's eyes and the image 490 that is reflected by the reflective surface 410 of the rear reflective mirror and input to the user's eyes due to the thickness of the reflective mirror 132, So that two images can be seen. As the distance of P 430 increases, that is, as the value increases, the actual image may appear as two images at the edge of the transparent display 132.

일실시 예에 따라, 사용자가 볼 수 있는 투명 디스플레이(132)의 FOV(Field of View)의 각도를

Figure pat00001
, 유리층(440)의 두께와 투명 디스플레이(132) 두께의 합을
Figure pat00002
라고 하면, 두 영상 가장 자리의 최대 거리(
Figure pat00003
)는 수식 1을 통해 근사적으로 계산할 수 있다.According to one embodiment, the angle of the field of view (FOV) of the transparent display 132 that the user can see
Figure pat00001
, The sum of the thickness of the glass layer 440 and the thickness of the transparent display 132
Figure pat00002
, The maximum distance of the two image edges (
Figure pat00003
) Can be approximated through Equation (1).

[수식 1][Equation 1]

수식 1에서 두 영상 가장 자리의 최대 거리(

Figure pat00005
)가 커지면, 사용자는 영상의 가장자리가 초점이 맞지 않는 현상으로 보이게 되므로, 두 영상 가장 자리의 최대 거리(
Figure pat00006
)를 사용자가 불편하지 않는 범위로 제한해야 한다. In Equation 1, the maximum distance between the two image edges (
Figure pat00005
), The user will see the edges of the image as out of focus, so the maximum distance of the two image edges
Figure pat00006
) To the extent that the user is not inconvenienced.

또한, 두 영상 가장 자리의 최대 거리(

Figure pat00007
)를 제한하기 위해서는
Figure pat00008
값을 줄여야 하는데,
Figure pat00009
의 값을 줄이기 위해서는 반사거울을 후면 반사 거울이 아닌 전면 반사 거울을 사용하고, 투명 디스플레이(132)의 두께를 가능한 얇은 것을 사용해야 한다. 투명 디스플레이(132)에서 픽셀 패턴을 반사면(410)에 배치하면 투명 디스플레이(132)의 두께가 거의 0에 가까운 효과를 얻을 수 있다.Also, the maximum distance of two image edges (
Figure pat00007
To limit
Figure pat00008
The value should be reduced,
Figure pat00009
The reflective mirror must be a front reflective mirror rather than a rear reflective mirror, and the thickness of the transparent display 132 should be as thin as possible. By arranging the pixel pattern on the reflective surface 410 in the transparent display 132, the thickness of the transparent display 132 can be nearly zero.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 전반사부를 설명하기 위한 단면도를 도시한다.5 is a cross-sectional view illustrating a front half of a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 머리 장착형 디스플레이 장치의 디스플레이부(130)는 투명 디스플레이(132), 전반사부(131)를 포함한다. 머리 장착형 디스플레이 장치의 투명 디스플레이(132)는 투명 디스플레이 픽셀 패턴(420), L(510), d(520)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the display unit 130 of the head mounted display device includes a transparent display 132 and a total reflection unit 131. The transparent display 132 of the head mounted display device includes a transparent display pixel pattern 420, L (510), d (520).

실시 예에 따라, 머리 장착형 디스플레이 장치의 전반사부(131)는 전반사 거울을 포함한다.According to the embodiment, the total reflection portion 131 of the head-mounted display device includes a total reflection mirror.

실시 예에 따른 전반사부(131)는 전반사 거울의 전면에 위치하는 반사면(530)을 포함한다.The total reflection part 131 according to the embodiment includes a reflection surface 530 located on the front surface of the total reflection mirror.

실시 예에 따른 전반사 거울은 유리 층이 없으므로, 투명 디스플레이(132)의 두께만이 실제 현실의 영상을 2개로 보이게 하는 원인이 될 수 있다.Since the total reflection mirror according to the embodiment does not have a glass layer, only the thickness of the transparent display 132 may cause the actual image to appear as two images.

[수식 2][Equation 2]

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 수식 2에서 L은 투명 디스플레이(132)의 투명 디스플레이 픽셀(420)에서 출력되는 영상(480)과 전반사 거울의 반사면(530)에서 반사되어 투명 디스플레이(132)를 투과하여 출력되는 영상(490) 간 거리 차이, d(520)는 투명 디스플레이(132)의 두께,

Figure pat00011
는 눈을 중심으로 수평한 직선을 그어 상기 직선과 사용자의 눈으로 출력되는 영상과의 각도를 의미한다. 또한,
Figure pat00012
는 사용자의 눈과 투명 디스플레이 픽셀 패턴(420)사이에 형성되는 시야각도로써, 최대값은 투명 디스플레이(132)의 FOV(Field of View)가 될 수 있다. L in Equation 2 represents the image 480 output from the transparent display pixel 420 of the transparent display 132 and the image 490 reflected from the reflective surface 530 of the total reflection mirror and transmitted through the transparent display 132 ), D 520 is the thickness of the transparent display 132,
Figure pat00011
Refers to the angle between the straight line and the image output to the user's eyes by drawing a straight line around the eye. Also,
Figure pat00012
Is the viewing angle formed between the user's eye and the transparent display pixel pattern 420 and the maximum value can be the field of view (FOV) of the transparent display 132.

상기 수식 2에서는 사용자의 눈에서 디스플레이(132)까지의 거리가 디스플레이의 두께 d(520)에 비하여 매우 크다는 가정을 하였다. In Equation (2), it is assumed that the distance from the user's eyes to the display 132 is much larger than the thickness d (520) of the display.

실시 예에 따라, 수식 2에서 계산된 L(410)만큼 상이 분리될 수 있다. 예를 들어,

Figure pat00013
=45도, d=300
Figure pat00014
m 이라고 가정하면 최대 두 영상의 거리는 L=300
Figure pat00015
m 정도이므로 사용자는 눈에 직접 입사되는 영상(480)과 거울에 반사되어 입사되는 영상(490)의 가장 자리를 구분하기 어렵거나 불편하게 느끼지 않을 수 있다. 한편, d를 300
Figure pat00016
m으로 가정하는 이유는 현재 투명 디스플레이(132)에 포함되는 OLED의 두께가 300
Figure pat00017
m정도이기 때문이며, 디스플레이 관련 기술의 발전에 따라 d는 더 얇아질 수 있다.According to the embodiment, the phase can be separated by L (410) calculated in equation (2). E.g,
Figure pat00013
= 45 degrees, d = 300
Figure pat00014
m, the distance between the two images is L = 300
Figure pat00015
m, the user may not feel difficult or uncomfortable to recognize the edge of the image 480 directly incident on the eye and the image 490 reflected on the mirror. On the other hand, if d is 300
Figure pat00016
m because the thickness of the OLED included in the current transparent display 132 is 300
Figure pat00017
m, and d can be made thinner with the development of display related technology.

또한, 도 4과 비교하여, 유리층이 존재하는 후면 반사 거울을 쓸 경우 투명 디스플레이의 두께와 유리층의 두께를 더한 값을 상기 수식 1의 d에 대입하여야 하는데, 후면 반사 거울의 두께는 1mm 이상의 값을 가지므로 계산되는 상기 수식의 L의 값은 사람이 육안으로 식별이 가능하다. 따라서, 사용자의 눈에 출력되는 영상은 굴절 현상 및 산란 현상을 통해 2개의 실제 현실의 영상이 보일 수 있다. 4, when a rear reflective mirror having a glass layer is used, a value obtained by adding the thickness of the transparent display and the thickness of the glass layer is substituted into d in Equation 1. The thickness of the rear reflective mirror is preferably 1 mm or more Value, the value of L of the above-described formula, which is calculated, can be visually recognized by a person. Therefore, the image outputted to the user's eyes can show two actual real images through refraction phenomenon and scattering phenomenon.

또한, 도 6과 비교하여, 만일 FOV가 커지는 경우 두 영상의 차이가 커지게 되므로, 도 6과 같이 투명 디스플레이 픽셀 패턴(420)을 전반사 거울의 반사면(530)에 가까이 배치할수록, 사용자의 눈에 직접 입력되는 직접 입력 영상(480)과 거울에 반사되어 입사되는 영상(490)의 거리를 줄일 수 있다.6, the difference between the two images becomes large. Therefore, as the transparent display pixel pattern 420 is disposed closer to the reflecting surface 530 of the total reflection mirror, as shown in FIG. 6, The distance between the direct input image 480 directly input to the mirror and the image 490 reflected by the mirror can be reduced.

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 디스플레이 장치의 전반사부 전면에 위치하는 디스플레이 픽셀 패턴을 설명하기 위한 단면도를 도시한다.FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a display pixel pattern located on a front surface of a display unit of a head-mounted display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 머리 장착형 디스플레이 장치는 전반사부(131)와 투명 디스플레이(132)를 포함하고, 투명디스플레이(132)는 투명 디스플레이 픽셀 패턴(420)을 포함하며, 전반사부(131)는 전반사 거울을 포함하고, 상기 전반사 거울은 전면에 위치하는 반사면(530)을 포함한다.6, the head mounted display device includes a total reflection part 131 and a transparent display 132, the transparent display 132 includes a transparent display pixel pattern 420, and the total reflection part 131 includes a total reflection part 132, And the total reflection mirror includes a reflecting surface 530 located on the front side.

일실시 예에 따라, 전반사 거울의 전면에 투명 디스플레이 픽셀 패턴(420)을 배치할 수 있다.According to one embodiment, a transparent display pixel pattern 420 may be disposed on the front side of the total reflection mirror.

예를 들어, 반사 거울부에서 전달되는 실제 현실의 영상(490)이 전반사 거울의 전면에 위치하는 반사면(530)에서 전반사되고, 투명 디스플레이 픽셀 패턴(420)이 투명 디스플레이(132)의 후면 즉, 전반사 거울의 전면에 위치하여 머리 장착형 디스플레이 장치를 착용한 사용자의 눈에 직접 입사하는 가상 현실 영상(610)을 출력하는 영상과 전반사 거울의 반사면(530)에서 전반사 된 실제 현실의 영상(490)의 거리 차이를 없앰으로써 머리 장착형 디스플레이 장치를 착용한 사용자의 눈에 입사되는 영상의 차이를 없앨 수 있다.For example, an actual real image 490 transmitted from the reflective mirror part is totally reflected at a reflection surface 530 located at the front of the total reflection mirror, and the transparent display pixel pattern 420 is reflected at the rear surface of the transparent display 132 , A virtual reality image 610 positioned directly on the front of the total reflection mirror and directly incident on the user wearing the head-mounted display device, and a real image 490 of total reflection on the reflection surface 530 of the total reflection mirror The difference in the image input to the eyes of the user wearing the head-mounted display device can be eliminated.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 양안형 스테레오 버전을 도시하기 위한 입체도를 도시한다.Figure 7 shows a perspective view for illustrating a binocular stereo version of a head mounted display device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 양안형 스테레오 버전의 머리 장착형 디스플레이 장치는 좌안용 실제 현실 영상을 수신하는 좌안용 영상 수신부(710), 우안용 실제 현실 영상을 수신하는 우안용 영상 수신부(740), 좌안용 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 제1 반사 거울부(720), 우안용 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 제2 반사 거울부(750), 상기 제1 반사 거울부에서 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 제1 디스플레이부(730) 및 상기 제2 반사 거울부에서 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 제2 디스플레이부(760)를 포함할 수 있다.7, the head mounted display device of the binocular stereo version includes a left eye image receiving unit 710 for receiving a real image for the left eye, a right eye image receiving unit 740 for receiving a real image for the right eye, A first reflective mirror unit 720 that reflects an image passed through the image receiving unit, a second reflective mirror unit 750 that reflects an image transmitted through the right eye image receiving unit, A first display unit 730 for outputting a virtual reality image, and a second display unit 760 for totally reflecting the image reflected by the second reflection mirror unit and outputting a virtual reality image.

좌안용 영상 수신부(710) 및 우안용 영상 수신부(740)는 각각 좌안과 우안에 출력될 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사 시키는 영상 수집부 및 실제 현실의 영상을 왜곡 또는 보정하는 제1 보정용 렌즈를 포함할 수 있다.The left eye image receiving unit 710 and the right eye image receiving unit 740 include an image collecting unit for intercepting or entering an image of a real image to be outputted to the left eye and the right eye respectively and a first correcting lens for distorting or correcting the real image .

양안형 스테레오 버전의 머리 장착형 디스플레이 장치는 좌안용 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 제1 반사 거울부(720) 및 우안용 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 제2 반사 거울부(750)를 포함할 수 있다.The head mounted display device of the binocular stereo version includes a first reflective mirror unit 720 that reflects an image passed through the left eye image receiving unit and a second reflective mirror unit 750 that reflects an image passed through the right eye image receiving unit .

머리 장착형 디스플레이 장치는 제1 반사 거울부(720)에서 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 제1 디스플레이부(730) 및 제2 반사 거울부(750)에서 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 제2 디스플레이부(760)를 포함할 수 있다.The head mounted display device totally reflects the image reflected by the first reflective mirror unit 720 and totally reflects the image reflected by the first display unit 730 and the second reflective mirror unit 750 that output the virtual reality image And a second display unit 760 for outputting a virtual reality image.

양안형 스테레오 버전의 머리 장착형 디스플레이 장치는 단안형 모노 비전 방식에 적용할 수 있다.The head mounted display device of the binocular type stereo version can be applied to the monocular mono vision method.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 머리 장착형 디스플레이 장치의 증강현실 또는 가상현실 구현 절차를 도시한다.FIG. 8 illustrates a procedure for implementing an augmented reality or a virtual reality in a head mounted display device according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, S810단계에서 머리 장착형 디스플레이 장치는 외부로부터 실제 현실의 영상을 수신한다. 예를 들어, S810단계는 외부로부터 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사시키는 영상 수집부를 통하여 실제 현실의 영상을 선택적으로 수집하는 과정을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, in step S810, the head-mounted display device receives an actual real image from the outside. For example, the step S810 may include a step of selectively collecting a real image through an image collection unit that blocks or inputs an image of a real image from the outside.

또한, S810단계는 영상 수집부를 통하여 실제 현실의 영상을 제1 보정용 렌즈를 통해 왜곡 또는 보정하는 과정을 포함할 수 있다.In addition, the step S810 may include a step of distorting or correcting the actual image through the first correcting lens through the image collecting unit.

S820단계에서 영상 수신부를 통과한 영상을 반사할 수 있다.In operation S820, an image passed through the image receiving unit can be reflected.

또한, S820단계는 수신되는 영상의 경로를 변경시킬 수 있도록 특정 각도를 기반으로 설치된 반사 거울을 통해 수신된 영상을 디스플레이부로 반사하는 과정을 포함할 수 있다.In addition, the step S820 may include reflecting the image received through the reflection mirror installed on the basis of the specific angle to the display unit so as to change the path of the received image.

또한, S820단계는 특정 각도를 기반으로 설치된 반사 거울을 통해 영상의 전달 경로를 일직선으로 구성하지 않고 경로를 변경시켜 영상을 전달하는 과정을 포함할 수 있다.In addition, the step S820 may include a process of transmitting an image by changing the path of the image through a reflection mirror installed on the basis of a specific angle, without constructing the image transmission path in a straight line.

S830단계에서 반사 거울부로부터 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력한다.In step S830, the image reflected from the reflection mirror unit is totally reflected, and the virtual reality image is output.

S830단계는 반사 거울부에서 반사된 영상을 전반사 거울의 반사면을 통해 전반사 시키는 과정을 포함할 수 있다. The step S830 may include a step of totally reflecting the image reflected by the reflection mirror part through the reflection surface of the total reflection mirror.

또한, S830단계는 전반사 된 영상이 전반사 거울 앞면에 위치한 투명 디스플레이를 투과하여 사용자의 눈으로 출력되는 과정을 포함할 수 있다.In addition, the step S830 may include a process in which the totally-reflected image passes through the transparent display located on the front surface of the total reflection mirror and is output to the user's eyes.

또한, S830단계는 전반사 거울에서 전반사 된 영상과 투명 디스플레이에서 출력되는 가상 현실 영상을 오버랩 시킨 혼합 영상이 사용자의 눈으로 출력되는 과정을 포함할 수 있다.In addition, the step S830 may include a process of outputting a mixed image in which the image totally reflected by the total reflection mirror and the virtual reality image output from the transparent display is overlapped with the user's eyes.

또한, S830단계는 전반사 된 영상과 가상 현실 영상을 오버랩 시킨 혼합 영상을 보정하는 과정을 포함할 수 있다.In addition, the step S830 may include a step of correcting the mixed image in which the totalized image overlaps the virtual reality image.

실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments and equivalents to the claims are within the scope of the following claims.

Claims (15)

외부로부터 실제 현실의 영상(Image)을 수신하는 영상 수신부;
상기 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 반사 거울부; 및
상기 반사 거울부로부터 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 디스플레이부
를 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
An image receiving unit for receiving a real image (Image) from the outside;
A reflection mirror for reflecting an image passed through the image receiver; And
A display unit for totally reflecting an image reflected from the reflection mirror unit and outputting a virtual reality image,
And a display unit.
제1항에 있어서,
상기 영상 수신부는
실제 현실의 영상을 차단 또는 입사 시키는 영상 수집부; 및
상기 실제 현실의 영상을 왜곡 또는 보정하는 제1 보정용 렌즈
를 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
The image receiving unit
An image collecting unit for intercepting or entering an image of actual reality; And
A first correcting lens for distorting or correcting the image of the actual reality,
And a display unit.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이부는
상기 반사 거울부로부터 반사된 영상을 전반사하는 전반사부; 및
상기 전반사부의 앞면에 위치하여, 전반사되는 실제 현실의 영상을 투과시키고, 실제 현실의 상과 디스플레이에서 출력하는 가상 현실 영상을 오버랩(Overlap) 시킨 혼합 영상을 사용자의 눈으로 출력하는 투명 디스플레이
를 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
The method according to claim 1,
The display unit
A total reflection part for totally reflecting the image reflected from the reflection mirror part; And
A transparent display unit which is positioned on the front surface of the total reflection unit and transmits a mixed reality image through which the actual reality image is totally reflected and overlaps the virtual reality image output from the actual reality image,
And a display unit.
제3항에 있어서,
상기 디스플레이부는
상기 전반사된 영상 및 가상 현실 영상을 보정하는 제2 보정용 렌즈
를 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
The method of claim 3,
The display unit
A second correcting lens for correcting the totally-reflected image and the virtual reality image,
And a display unit.
외부로부터 실제 현실의 영상을 수신하는 영상 수신부;
상기 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 반사 거울부;
상기 반사 거울부 전면에 위치하고, 가상 현실 영상을 출력하는 디스플레이부; 및
상기 반사 거울부에서 반사된 영상과 디스플레이부에서 출력되는 영상을 전반사하는 전반사부
를 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
An image receiving unit for receiving an actual real image from outside;
A reflection mirror for reflecting an image passed through the image receiver;
A display unit located on the front surface of the reflective mirror unit and outputting a virtual reality image; And
A reflection mirror for reflecting the image reflected by the reflection mirror and an image outputted from the display unit,
And a display unit.
제5항에 있어서,
상기 영상 수신부는
실제 현실의 영상을 차단 또는 입사시키는 영상 수집부; 및
상기 실제 현실의 영상을 왜곡 또는 보정하는 제1 보정용 렌즈
를 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치
6. The method of claim 5,
The image receiving unit
An image collecting unit for intercepting or entering an image of actual reality; And
A first correcting lens for distorting or correcting the image of the actual reality,
A head-mounted display device
제5항에 있어서,
상기 전반사부는
상기 전반사된 영상 및 가상 현실 영상을 보정하는 제2 보정용 렌즈
를 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
6. The method of claim 5,
The total reflection part
A second correcting lens for correcting the totally-reflected image and the virtual reality image,
And a display unit.
좌안용 실제 현실 영상을 수신하는 좌안용 영상 수신부;
우안용 실제 현실 영상을 수신하는 우안용 영상 수신부;
좌안용 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 제1 반사 거울부;
우안용 영상 수신부를 통과한 영상을 반사하는 제2 반사 거울부;
상기 제1 반사 거울부에서 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 제1 디스플레이부; 및
상기 제2 반사 거울부에서 반사된 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 제2 디스플레이부
를 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
A left eye image receiving unit for receiving an actual reality image for a left eye;
A right eye image receiving unit for receiving an actual reality image for right eye;
A first reflection mirror unit which reflects an image passed through the left eye image reception unit;
A second reflection mirror unit for reflecting the image passed through the right eye image reception unit;
A first display unit for totally reflecting the image reflected by the first reflecting mirror unit and outputting a virtual reality image; And
A second display unit for totally reflecting the image reflected by the second reflecting mirror unit and outputting a virtual reality image,
And a display unit.
제8항에 있어서,
상기 좌안용 영상 수신부는
좌안에 출력될 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사 시키는 영상 수집부; 및
상기 실제 현실의 영상을 왜곡 또는 보정하는 제1 보정용 렌즈
를 더 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
9. The method of claim 8,
The left eye image receiving unit
An image collecting unit for intercepting or entering an image of an actual reality to be output to the left eye; And
A first correcting lens for distorting or correcting the image of the actual reality,
Further comprising: a light source for emitting light;
제8항에 있어서,
상기 제1 디스플레이부는
상기 제1 반사 거울부로부터 반사된 영상을 전반사하는 전반사부; 및
상기 전반사부의 앞면에 위치하여, 전반사되는 실제 현실의 영상을 투과시키고, 실제 현실의 상과 디스플레이에서 출력하는 가상 현실 영상을 오버랩 시킨 혼합 영상을 사용자의 눈으로 출력하는 투명 디스플레이
를 더 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
9. The method of claim 8,
The first display unit
A total reflection part for totally reflecting the image reflected from the first reflection mirror part; And
A transparent display unit which is positioned on the front surface of the total reflection unit and transmits a real image of totally reflected light and outputs a mixed image in which a virtual reality image overlapped with an actual real image and a virtual reality image output from a display,
Further comprising: a light source for emitting light;
제8항에 있어서,
상기 제1 디스플레이부는
상기 전반사된 영상 및 가상 현실 영상을 보정하는 제2 보정용 렌즈
를 더 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
9. The method of claim 8,
The first display unit
A second correcting lens for correcting the totally-reflected image and the virtual reality image,
Further comprising: a light source for emitting light;
제8항에 있어서,
상기 우안용 영상 수신부는
우안에 출력될 실제 현실의 영상을 차단 또는 입사 시키는 영상 수집부; 및
상기 실제 현실의 영상을 왜곡 또는 보정하는 제1 보정용 렌즈
를 더 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
9. The method of claim 8,
The right eye image receiving unit
An image collecting unit for intercepting or entering an actual real image to be output on the right eye; And
A first correcting lens for distorting or correcting the image of the actual reality,
Further comprising: a light source for emitting light;
제8항에 있어서,
상기 제2 디스플레이부는
상기 제2 반사 거울부로부터 반사된 영상을 전반사하는 전반사부; 및
상기 전반사부의 앞면에 위치하여, 전반사되는 실제 현실의 영상을 투과시키고, 실제 현실의 상과 디스플레이에서 출력하는 가상 현실 영상을 오버랩 시킨 혼합 영상을 사용자의 눈으로 출력하는 투명 디스플레이
를 더 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
9. The method of claim 8,
The second display unit
A total reflection part for totally reflecting the image reflected from the second reflective mirror part; And
A transparent display unit which is positioned on the front surface of the total reflection unit and transmits a real image of totally reflected light and outputs a mixed image in which a virtual reality image overlapped with an actual real image and a virtual reality image output from a display,
Further comprising: a light source for emitting light;
제8항에 있어서,
상기 제2 디스플레이부는
상기 전반사된 영상 및 가상 현실 영상을 보정하는 제2 보정용 렌즈를
더 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치.
9. The method of claim 8,
The second display unit
And a second correction lens for correcting the totally-reflected image and the virtual reality image
Further comprising a head mounted display device.
외부로부터 실제 현실의 영상을 수신하는 단계;
상기 실제 현실의 영상을 반사하는 단계; 및
상기 반사된 실제 현실의 영상을 전반사하고, 가상 현실 영상을 출력하는 단계
를 포함하는 머리 장착형 디스플레이 장치의 동작 방법.
Receiving an actual real image from outside;
Reflecting the image of the actual reality; And
A step of totally reflecting the reflected actual reality image and outputting a virtual reality image
And a display unit for displaying the image on the display unit.
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